DE4104790A1 - SHUT-OFF ORGAN FOR FLUIDE MEDIA - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Absperrorgan für fluide Medien mit Gehäuse und Strömungskanal, Absperrklappe, Absperrklappensitz im Gehäuse und Absperrklappenbetätigungseinrichtung, wobei die Absperrklappe eine kegelförmige Dichtfläche und der Absperrklappensitz eine komplementär kegelförmige Gegendichtfläche aufweisen sowie bei der Schließ- und Öffnungsbewegung die Dichtfläche praktisch reibungsfrei auf die Gegendichtfläche aufsetzbar bzw. von dieser abhebbar ist. Im allgemeinen ist bei solchen Absperrorganen die Absperrklappenbetäti gungseinrichtung so gestaltet, daß auch ein Verspannen der Dicht fläche gegen die Gegendichtfläche erfolgt. Im geöffneten Zustand liegt bei solchen Absperrorganen die Dichtfläche im allgemeinen frei in dem fluiden Medium, welches unter anderem gegen die Dichtfläche an strömt.The invention relates to a shut-off device for fluid media with a housing and flow channel, butterfly valve, butterfly valve seat in the housing and butterfly valve actuator, the butterfly valve a conical sealing surface and the butterfly valve seat one have complementary conical counter-sealing surface and in the Closing and opening movement of the sealing surface practically without friction can be placed on or removed from the counter-sealing surface. in the in such shut-off devices, the shut-off valve actuation is general supply device designed so that a tightening of the sealing surface against the counter-sealing surface. Is in the open state in such shut-off devices, the sealing surface is generally free in the fluid medium which, among other things, against the sealing surface flows.
Ein praktisch reibungsfreies Absetzen bzw. Abheben ist z. B. dadurch erreichbar, daß die Absperrklappenbetätigungseinrichtung mit einem Doppelexzenter ausgerüstet ist. Von praktisch reibungsfrei wird ge sprochen, weil infolge von elastischen Verformungen des Absperrorgans insgesamt eine minimale Reibung der Dichtfläche gegen die Gegendicht fläche beim Aufsetzen bzw. beim Abheben bzw. beim Verpressen zuge lassen werden kann.A practically smooth settling or lifting is e.g. B. thereby achievable that the butterfly valve actuator with a Double eccentric is equipped. From practically frictionless spoke because of elastic deformations of the shut-off device overall a minimal friction of the sealing surface against the counter-seal area when placing or lifting or pressing can be left.
Bei dem aus der Praxis bekannten Absperrorgan, von dem die Erfin dung ausgeht, befindet sich in dem die Dichtfläche tragenden Rand eine Nut, in der ein Dichtungsring angeordnet ist. Der Dichtungsring ist als Lamellendichtungsring ausgeführt, der aus metallischen Ring scheiben und Zwischenlagen aus einem faserstoffhaltigen Dichtungs werkstoff besteht. Der Dichtungsring ist in der Nut klemmend gehalten, aber nicht mit definierter Verformung vorgespannt. Die Dichtwirkung ist verbesserungsfähig. Das gilt insbesondere in bezug auf das Lang zeitverhalten. Muß ein Dichtungsring ausgetauscht werden, so beein trächtigt dieses die Verfügbarkeit der gesamten Anlage, der das Ab sperrorgan angehört. Im Ergebnis ist bei dem bekannten Absperrorgan des beschriebenen Aufbaus, von dem die Erfindung ausgeht, die Stand zeit verbesserungsbedürftig.In the shut-off device known from practice, of which the Erfin dung is located in the edge supporting the sealing surface a groove in which a sealing ring is arranged. The sealing ring is designed as a lamellar sealing ring, made of a metallic ring discs and intermediate layers made of a fibrous gasket material exists. The sealing ring is clamped in the groove, but not pre-stressed with defined deformation. The sealing effect can be improved. This applies particularly to the long timing. If a sealing ring has to be exchanged, this affects this impairs the availability of the entire system, which the Ab locking organ heard. The result is in the known shut-off device of the structure described, from which the invention is based, the state time in need of improvement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperrorgan des ein gangs beschriebenen Aufbaus zu schaffen, welches sich durch eine un gewohnlich große Standzeit auszeichnet.The invention has for its object a shut-off to create construction described above, which is characterized by an un usually has a long service life.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Absperr organ für fluide Medien mit Gehäuse mit Strömungskanal, Absperr klappe, Absperrklappensitz im Gehäuse und Absperrklappenbetätigungs einrichtung, wobei die Absperrklappe eine kegelförmige Dichtfläche und der Absperrklappensitz eine komplementär kegelförmige Gegendichtfläche aufweisen sowie bei der Schließ- und Öffnungsbewegung die Dicht fläche praktisch reibungsfrei auf die Gegendichtfläche aufsetzbar bzw. von dieser abhebbar ist, wobei in dem die Dichtfläche tragenden Rand der Absperrklappe eine Vorspannut für einen Dichtungsring angeordnet ist, wobei der Dichtungsring als Wellfederdichtungsring ausgebildet ist, der aus einer Mehrzahl von metallischen Ringscheiben, zwischen den metallischen Ringscheiben angeordneten metallischen Wellringschei ben mit umlaufenden Wellenbergen und Wellentälern und Zwischenlagen aus einem Weichdichtungswerkstoff besteht und wobei der Dichtungsring in der Vorspannut mit einer orthogonal zur Ebene der Absperrklappe wirkenden Vorspannkraft über die Dichtfläche mit einer Paßfläche vor gespannt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß an der Paßfläche die Abdichtung stattfindet. Nach bevorzugter Ausführungsform der Er findung ist die Vorspannut aus einer Auskammerung in der Absperr klappe und einem Vorspannring aufgebaut, der mit über den Umfang verteilten Vorspannschrauben gegen den Dichtungsring spannbar ist, und zwar auch betriebsmäßig nachstellbar durch bloße Betätigung der Vorspannschrauben. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein Dichtungsring des beschriebenen Aufbaus einerseits wegen des zwischengelagerten Weichdichtungswerkstoffes in radialer Richtung praktisch absolut dicht ist und bei der beschriebenen Anordnung mit Vorspannung in der Nut auch nicht unter Bildung einer Leckströmung umströmbar ist. Die Paßfläche wirkt ihrerseits als Dichtfläche. Ihr Kegelwinkel ist regelmäßig von dem der Gegendichtfläche ein wenig verschieden. Die Vorspannung bewirkt eine federnde Abdichtung des Dichtungsringes mit seiner Paßfläche Metall auf Metall an der Gegen dichtfläche. Es versteht sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Absperr organ Dichtungsring, Dichtfläche und Gegendichtfläche so dimensioniert sein können, daß bei geschlossener Absperrklappe nicht nur der Dich tungsring mit seiner Paßfläche, sondern auch die Dichtfläche an der Gegendichtfläche anliegt, und zwar auch mit einer entsprechenden Verspannung.To solve this problem, the invention relates to a shut-off organ for fluid media with housing with flow channel, shut-off flap, butterfly valve seat in the housing and butterfly valve actuation device, the butterfly valve having a conical sealing surface and the butterfly valve seat has a complementary conical counter-sealing surface have as well as the sealing during the closing and opening movement surface can be placed on the counter-sealing surface practically without friction or can be lifted off, in the edge bearing the sealing surface the butterfly valve has a preload groove for a sealing ring is, wherein the sealing ring is designed as a corrugated spring sealing ring is that of a plurality of metallic washers, between the metallic ring washers arranged metallic corrugated washer ben with all-round wave crests and wave valleys and intermediate layers consists of a soft sealing material and the sealing ring in the preload groove with an orthogonal to the butterfly valve level acting preload on the sealing surface with a mating surface is excited. In this way it is achieved that on the mating surface the sealing takes place. According to a preferred embodiment of the Er is the preload groove from a recess in the shut-off flap and a preload ring built with the circumference distributed preload screws can be tightened against the sealing ring, and can also be adjusted operationally by simply pressing the Preload screws. - The invention is based on the knowledge that a sealing ring of the construction described on the one hand because of intermediate soft sealing material in the radial direction is practically absolutely tight and with the arrangement described Bias in the groove does not form a leakage flow can flow around. The mating surface in turn acts as a sealing surface. your Taper angle is regularly a little bit that of the counter-sealing surface different. The bias causes a resilient sealing of the Sealing ring with its metal to metal mating surface on the counter sealing surface. It is understood that in the shutoff according to the invention organ Sealing ring, sealing surface and counter-sealing surface dimensioned in this way can be that when the butterfly valve is closed not only you tion ring with its mating surface, but also the sealing surface on the Counter sealing surface is present, even with a corresponding Bracing.
Da bei dem erfindungsgemäßen Absperrorgan im geöffneten Zustand der Absperrklappe die Dichtfläche von dem strömenden Medium angeströmt wird, erfolgt auch eine entsprechende Beaufschlagung der Paßfläche des Dichtungsringes durch das strömende Medium. Dabei kann nicht verhindert werden, daß zwischen den metallischen Ringscheiben und den Wellringscheiben der Weichdichtungswerkstoff gleichsam erodiert wird. Diese Erosion wird jedoch dadurch unterbrochen, daß die Wellenberge der Wellringscheiben an den metallischen Ringscheiben anliegen. Überraschenderweise stört die so begrenzte Erosion des Weichdichtungswerkstoffes die Funktionsfähigkeit des Absperrorgans in bezug auf die Dichtwirkung der Absperrklappe in keiner Weise, weil die Dichtung in der beschriebenen Weise Metall auf Metall bewirkt wird, und bei Verschleiß nachstellbar ist.Since in the shut-off device according to the invention in the open state Butterfly valve flows against the sealing surface from the flowing medium the fitting surface is also acted upon accordingly of the sealing ring through the flowing medium. It can't be prevented that between the metallic washers and the corrugated washers, the soft sealing material, as it were, eroded becomes. This erosion is interrupted by the fact that the Wave crests of the corrugated ring washers on the metallic ring washers issue. Surprisingly, the limited erosion of the Soft sealing material the functionality of the shut-off device in no way in relation to the sealing effect of the butterfly valve, because the seal causes metal on metal in the manner described is, and is adjustable when worn.
Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung des erfindungsgemäßen Ab sperrorgans. So besteht vorzugsweise der Wellfederring aus zumindest zwei metallischen Ringscheiben und zumindest zwei Wellringscheiben, zwischen denen der Weichdichtungswerkstoff angeordnet ist, wobei eine Schicht aus dem Weichdichtungswerkstoff außerdem zu einer Anlage fläche der Vorspannut hin vorgesehen ist. Diese Anlagefläche ist vor zugsweise die druckraumseitige Anlagefläche im Strömungskanal des Absperrorgans. Bewährt hat sich eine Ausführungsform, bei der der Wellfederring zumindest fünf metallische Ringscheiben und zumindest fünf Wellringscheiben aufweist. Von praktischer Bedeutung erwies sich eine Ausführungsform mit sechs metallischen Ringscheiben und sechs Wellringscheiben. Es versteht sich, daß der Wellfederring eine Paß fläche aufweist, die nach Maßgabe der komplementären kegelförmigen Gegendichtfläche geformt ist. Die Formgebung der Paßfläche kann bei dem Dichtring des erfindungsgemäßen Absperrorgans ohne weiteres spannend und schleifend durchgeführt werden.There are several options within the scope of the invention the further training and design of the Ab blocking organ. The corrugated spring ring preferably consists of at least two metallic washers and at least two corrugated washers, between which the soft sealing material is arranged, one Layer of the soft sealing material also to a system surface of the preload groove is provided. This contact surface is in front preferably the pressure area-side contact surface in the flow channel of the Shut-off device. An embodiment in which the Wave washer at least five metallic washers and at least has five corrugated washers. It turned out to be of practical importance an embodiment with six metallic washers and six Corrugated washers. It is understood that the wave spring ring is a passport has surface that according to the complementary conical Counter sealing surface is shaped. The shape of the mating surface can be the sealing ring of the shut-off device according to the invention without further notice exciting and grinding.
Im Rahmen der Erfindung kann mit den verschiedensten Werkstoff kombinationen für den Dichtungsring gearbeitet werden. Es empfiehlt sich, als Weichdichtungswerkstoff Graphit einzusetzen, z. B. in Form von Folien oder Tafeln als Blähgraphit. Die Ringscheiben und die Wellringscheiben bestehen zweckmäßigerweise aus Edelstahl, sie könnten aber z. B. auch aus Bronze aufgebaut sein. Die Dicke der Ringscheiben und der Wellringscheiben richtet sich nach den Dicht kräften, die aufgebracht werden. Die meisten in der Praxis vor kommenden Fälle lassen sich dadurch beherrschen, daß die metallischen Ringscheiben und die Wellringscheiben eine Dicke von etwa 0,5 mm besitzen. Aus dichtungstechnischen Gründen wird zweck mäßiger mit Wellringscheiben gearbeitet, die in radialer Richtung zu mindest fünf Wellenberge bzw. Wellentäler aufweisen.Within the scope of the invention, a wide variety of materials can be used combinations can be worked for the sealing ring. It recommends to use graphite as a soft sealing material, e.g. B. in the form of foils or sheets as expanded graphite. The washers and the Corrugated washers are suitably made of stainless steel but could e.g. B. also be made of bronze. The thickness of the Ring washers and the corrugated ring washers depend on the seal forces that are exerted. Most in practice before upcoming cases can be controlled by the fact that metallic washers and the corrugated washers a thickness of have about 0.5 mm. For reasons of sealing technology is used worked more moderately with corrugated washers, which in the radial direction too have at least five wave crests or wave troughs.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus führungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungIn the following the invention is based on only one off leadership illustrative drawing explained in more detail. It show in a schematic representation
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrorgan in Richtung der Achse des Strömungskanals, Fig. 1 is an axial section through an inventive shut-off device in the direction of the axis of the flow channel,
Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab den Dichtungsring aus dem Gegenstand der Fig. 1. Fig. 2 in comparison with FIG. 1 greatly enlarged scale, the seal ring from the article of FIG. 1.
Das in den Figuren dargestellte Absperrorgan ist für fluide Medien bestimmt. Es kann sich dabei um gasförmige Medien und um Flüssig keiten handeln. Es versteht sich, daß solche Absperrorgane insbeson dere in der chemischen Verfahrenstechnik und in Bereichen der Ener gieversorgung eingesetzt werden und werkstoffmäßig so eingerichtet sind, daß störende Korrosionen nicht auftreten.The shut-off device shown in the figures is for fluid media certainly. These can be gaseous media and liquid act. It is understood that such shut-off devices in particular others in chemical engineering and in the fields of energy energy supply are used and set up in this way in terms of materials are that disturbing corrosion does not occur.
Zum grundsätzlichen Aufbau des Absperrorgangs gehören ein Gehäuse 1 mit Strömungskanal 2, eine Absperrklappe 3, ein Absperrklappensitz 4 im Gehäuse 1 und eine Absperrklappenbetätigungseinrichtung. Man entnimmt aus der Fig. 1, daß die Absperrklappe 3 eine kegelförmige Dichtfläche 5 und daß der Absperrklappensitz 4 eine komplementär kegelförmige Gegendichtfläche 6 aufweisen. Die Anordnung ist so ge troffen, daß bei der Schließ- und Öffnungsbewegung die Dichtfläche 5 praktisch reibungsfrei auf die Gegendichtfläche 6 aufsetzbar bzw. von dieser abhebbar ist. In dem die Dichtfläche 5 tragenden Rand der Absperrklappe 3 befindet sich eine Vorspannut 7 für einen Dich tungsring 8. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß der Dichtungsring 8 als Wellfederdichtungsring ausgebildet ist, der aus einer Mehrzahl von metallischen Ringscheiben 9, zwischen den metallischen Ringscheiben 9 angeordneten metallischen Wellringscheiben 10 mit umlaufenden Wellenbergen 11 und Wellentälern 12 und Zwischenlagen 13 aus einem Weichdichtungswerkstoff besteht. Der Dichtungsring 8 ist in der Vorspannut 7 mit einer orthogonal zur Ebene der Absperrklappe 3 wirkenden Vorspannkraft, über die Dicht fläche 5 mit einer Paßfläche 14 vorstehend, vorgespannt. Das wurde im Ausführungsbeispiel übertrieben dargestellt. Es wird dadurch er reicht, daß die Vorspannut 7 aus einer Auskammerung in der Absperr klappe und einem Vorspannring 15 aufgebaut ist, der mit über den Umfang verteilten Vorspannschrauben 16 gegen den Dichtungsring 8 spannbar ist, und zwar nachstellbar. Auf diese Weise läßt sich der Überstand der Paßfläche 14 über der Dichtfläche 5 einstellen. Die Ver hältnisse insgesamt können so eingerichtet werden, daß mit der ein gangs schon beschriebenen Verspannung nicht nur die Paßfläche 14 des vorgespannten Dichtungsringes 8 gegen die Gegendichtfläche 6 ge drückt wird, sondern auch die Dichtfläche 5 selbst in ausreichendem Maße angedrückt wird.The basic structure of the shut-off passage includes a housing 1 with a flow channel 2 , a butterfly valve 3 , a butterfly valve seat 4 in the housing 1 and a butterfly valve actuating device. It can be seen from FIG. 1 that the butterfly valve 3 has a conical sealing surface 5 and that the butterfly valve seat 4 has a complementary conical counter-sealing surface 6 . The arrangement is so ge that during the closing and opening movement the sealing surface 5 can be placed on the counter-sealing surface 6 practically without friction or can be lifted off from it. In the sealing surface 5 bearing edge of the butterfly valve 3, there is a biasing groove 7 for a sealing ring 8th Take from a comparison of FIGS. 1 and 2, that the sealing ring 8 is formed as a corrugated spring sealing ring which consists of a plurality of metallic ring disks 9, between the metal annular discs 9 arranged metal corrugated annular discs 10 with circumferential crests 11 and wave troughs 12 and intermediate layers 13 consists of a soft sealing material. The sealing ring 8 is in the biasing groove 7 with an orthogonal to the plane of the butterfly valve 3 biasing force on the sealing surface 5 with a mating surface 14 above, biased. This was exaggerated in the exemplary embodiment. It is thereby sufficient that the preload groove 7 flap from a recess in the shut-off valve and a preload ring 15 is constructed, which can be tensioned with the preload screws 16 distributed over the circumference against the sealing ring 8 , namely adjustable. In this way, the projection of the fitting surface 14 over the sealing surface 5 can be adjusted. The overall ratios can be set up so that not only the mating surface 14 of the prestressed sealing ring 8 is pressed against the counter sealing surface 6 , but also the sealing surface 5 itself is pressed to a sufficient extent with the bracing already described.
Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Er findung besteht der Wellfederring aus sechs metallischen Ringscheiben 9 und sechs Wellringscheiben 10, zwischen den der Weichdichtungs werkstoff 13 angeordnet ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß eine Schicht 17 aus dem Weichdichtungswerkstoff außerdem zu einer Anlage fläche der Vorspannut 7 hin angeordnet ist, und zwar in der schon beschriebenen Weise druckraumseitig. Der Wellfederring 8 besitzt eine Paßfläche 14, die nach Maßgabe der komplementär kegelförmigen Gegendichtfläche 6 spannend und schleifend bearbeitet ist.In the embodiment and according to the preferred embodiment of the invention, the corrugated spring ring consists of six metallic washers 9 and six corrugated washers 10 , between which the soft sealing material 13 is arranged. The arrangement is such that a layer 17 made of the soft sealing material is also arranged towards a bearing surface of the prestressing groove 7 , in the manner already described on the pressure chamber side. The wave spring ring 8 has a mating surface 14 which is machined in an exciting and grinding manner in accordance with the complementary conical counter-sealing surface 6 .
Bei dem Weichdichtungswerkstoff mag es sich um Graphit handeln. Die Ringscheiben und die Wellringscheiben mögen aus Edelstahl bestehen. Die Ringscheiben 9 und die Wellringscheiben 10 besitzen im Ausfüh rungsbeispiel eine Dicke von etwa 0,5 mm. Sie wurden in den Zeich nungen übertrieben dick gezeichnet. Die Wellringscheiben 10 sind in radialer Richtung im Ausführungsbeispiel mit acht Wellenbergen 11 bzw. Wellentälern 12 versehen.The soft sealing material may be graphite. The washers and the corrugated washers may be made of stainless steel. The washers 9 and the corrugated washers 10 have a thickness of approximately 0.5 mm in the exemplary embodiment. They were drawn in excessively thick in the drawings. The corrugated ring disks 10 are provided in the radial direction in the exemplary embodiment with eight wave crests 11 or wave troughs 12 .
Im Rahmen der Erfindung liegt die kinematische Umkehr, bei der die Gegendichtfläche 6 die Vorspannut aufweist und in diese der Dich tungsring 5 eingesetzt ist.Within the scope of the invention is the kinematic reversal, in which the counter-sealing surface 6 has the prestressing groove and in which the device ring 5 is inserted.
Claims (8)
Gehäuse (1) mit Strömungskanal (2),
Absperrklappe (3),
Absperrklappensitz (4) im Gehäuse (1) und
Absperrklappenbetätigungseinrichtung,
wobei die Absperrklappe (3) eine kegelförmige Dichtfläche (5) und der Absperrklappensitz (4) eine komplementär kegelförmige Gegendichtfläche (6) aufweisen sowie bei der Schließ- und Öffnungsbewegung die Dicht fläche (5) praktisch reibungsfrei auf die Gegendichtfläche (6) auf setzbar bzw. von dieser abhebbar ist,
wobei in dem die Dichtfläche (5) tragenden Rand der Absperrklappe (3) eine Vorspannut (7) für einen Dichtungsring (8) angeordnet ist,
wobei der Dichtungsring (8) als Wellfederdichtungsring ausgebildet ist, der aus einer Mehrzahl von metallischen Ringscheiben (9), zwischen den metallischen Ringscheiben (9) angeordneten metallischen Wellringscheiben (10) mit umlaufenden Wellenbergen (11) und Wellen tälern (12) und Zwischenlagen (13) aus einem Weichdichtungswerkstoff besteht und
wobei der Dichtungsring (8) in der Vorspannut (7) mit einer orthogonal zur Ebene der Absperrklappe (3) wirkenden Vorspannkraft über die Dichtfläche (5) mit einer Paßfläche (14) vorstehend vorgespannt ist.1. Shut-off device for fluid media with
Housing ( 1 ) with flow channel ( 2 ),
Butterfly valve ( 3 ),
Butterfly valve seat ( 4 ) in the housing ( 1 ) and
Butterfly valve actuation device,
The butterfly valve ( 3 ) has a conical sealing surface ( 5 ) and the butterfly valve seat ( 4 ) has a complementary conical counter sealing surface ( 6 ) and during the closing and opening movement the sealing surface ( 5 ) can be placed on the counter sealing surface ( 6 ) practically without friction can be raised from this,
wherein a preload groove ( 7 ) for a sealing ring ( 8 ) is arranged in the edge of the butterfly valve ( 3 ) carrying the sealing surface ( 5 ),
wherein the sealing ring ( 8 ) is designed as a corrugated spring sealing ring consisting of a plurality of metallic washers ( 9 ), between the metallic washers ( 9 ) arranged metallic corrugated washers ( 10 ) with circumferential wave crests ( 11 ) and wave valleys ( 12 ) and intermediate layers ( 13 ) consists of a soft sealing material and
wherein the sealing ring ( 8 ) is pretensioned in the pretensioning groove ( 7 ) with a pretensioning force acting orthogonally to the plane of the butterfly valve ( 3 ) via the sealing surface ( 5 ) with a mating surface ( 14 ).
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